Меню

Показатели качества цементных вяжущих



Контроль качества неорганических вяжущих

К neopi эпическим вяжущим чаще других используемым в строительстве, относят все виды цементов, известь, гипс и растворимое (жидкое) стекло. Большинство из этих веществ — порошки белого или серого цвета.

1. Определение вида вяжущего

Порошки белого цвета. Белого цвета могут быть мел, молотый известняк, известь, гипс и белый портландцемент. Для определения вида тонкомолотого белого вещества (порошка) необходимо иметь простейшие реактивы спиртовый раствор фенолфталеина, водный раствор соляной кислоты. Все пробы желательно производить в пробирках, а реактивы приливать к порошкам с помощью пипеток или простейших капельниц. Пробы отбирают стандартными методами применительно к каждому виду вяжущего.

Среднюю пробу, составляющую 2- 3 кг белого порошка, помещают в стеклянную банку с притертой пробкой, где она хранится в течение всего периода опытов. Для определения вида порошка из этой банки высыпают в 2—3 пробирки или подобные сосуды по 2—3 см 3 вещества. Затем в пробирку с веществом наливают 2—3 см 3 воды и все вместе взбалтывают. После этого в одну пробирку добавляют с помощью пипетки или капельницы раствор фенолфталеина, а в другую раствор соляной кислоты. В зависимости от реакции приходят к первоначальному выводу. В том случае, когда реакция в реактиве не является определяющей, проверяют способность порошка схватываться и твердеть. В этом случае после взбалтывания порошка в пробирке с водой и выдержки после этого в течение

10 мин сливают лишнюю воду и наблюдают за содержимым еще в течение

20 мин. Именно за это время выявляется способность вещества твердеть. Полученные таким путем результаты сравнивают с данными табл. 8.

Порошки серого цвета. Серые порошки различных оттенков представляют собой, как правило, различные виды цементов Серый цвет может иметь также и строительный гипс. Для определения вида цемента нужны те же реактивы, что и для определения (идентификации) извести, гипса и других порошков белого цвета. Кроме того, здесь нужны также раствор тяжелой жидкости — бромоформа и магнит. Сначала поступают точно так же, как и при определении порошков белого цвета. Однако дополнительно используются еще и такие характеристики, как насыпная плотность (объемная масса) и нормальная густота теста, т. е. смеси порошка с водой в определенном соотношении. Кроме того, применяются проба на сероводород и определение сроков схватывания.

Пробу на гидрофобность производят следующим образом: 10—15 г цемента в виде слоя разравнивают на сухой поверхности и на него наносят несколько капель воды, если вода в течение 5 мин не впиталась, значит цемент гидрофобный [16]. Можно насыпать 2—3 г цемента в стакан с водой: обыкновенный портландцемент опускается через 5—8 мин на дно, а гидрофобный образует на поверхности воды слой из несмачивающихся частиц. Характерные признаки различных видов цемента даны в табл. 9.

С помощью тяжелой жидкости — бромоформа, плотность которого 2,9 г/см 3 , наиболее удобно определять пуццолановый портландцемент, так как в его составе присутствует гидравлическая добавка. Эта добавка имеет плотность ниже 2,9 г/см 3 и поэтому, всплывает. Бромоформ может быть использован многократно, так как он химически с цементом и его составляющими не взаимодействует. После каждой пробы его нужно отфильтровывать.

Пробу на сероводород, с помощью которой очень хорошо определяют портландцементы, осуществляют одним из следующих способов. Самый простой способ заключается в изготовлении так называемых лепешек из цементного теста (цемент с водой) и их пропаривании над кипящей водой в течение 30 мин. После этого лепешки вынимают. Они должны иметь темно-серый цвет с синими полосами и пятнами и издавать характерный запах сероводорода. Определить присутствие сероводорода при таких опытах можно, поместив на лепешки листок свинцовой реактивной бумаги, которая в присутствии сероводорода чернеет. Разрушение лепешки в результате пропаривания в данном случае может не быть результатом плохого качества цемента. Присутствие сероводорода можно определить также, смешав в фарфоровой или стеклянной посуде несколько граммов цемента с 2—3 см 3 50%-ной соляной кислоты.

Насыпную плотность цементов в рыхлом состоянии определяют с помощью посуды, объем и массу которой заранее устанавливают. Если есть стандартная мерная посуда, то задача определения облегчается. Насыпают цемент в нее следующим образом: зачерпывают его совком или, в крайнем случае, листом плотной бумаги и сыплют понемногу в мерную посуду (расстояние при этом от нижнего края совка ми бумаги до верха посуды должно быть около 5 см); заполняют посуду таким образом, чтобы она была наполнена выше краев; после этого срезают излишки цемента ножом или линейкой. В завершение взвешивают посуду с цементом, вычитают массу посуды и. поделив полученную таким образом массу цемента на известный объем посуды, определяют насыпную плотность цемента в г/см 3 . Все перечисленные определения требуют наличия минимально оснащенной лаборатории.

2. Цементы

Нормальная густота цементного теста. Поскольку многие показатели цемента зависят от количества воды затворения, введен стандартный показатель — нормальная густота цементного теста, который выражается в %. Он определяет регламентированное количество воды в цементном тесте.

При первом способе [9] берут два мерных цилиндра или, если их нет, два стакана 200 см 3 каждый. На стенку одного стакана наклеивают снаружи полоску миллиметровой бумаги длиной, равной высоте стакана изнутри. На наклеенную таким образом полоску наносят деления, равные 1/4, 5/16, 3/8, 7/16 и 1/2 высоты стенки стакана.

Первоначально в этот стакан наливают воду до отметки 3/8, что составляет примерно 75 см 3 . В другой стакан насыпают до верха пробу испытуемого цемента, уплотняя его легким постукиванием стакана о стол. Избыток цемента снимают ребром линейки или ножа. Масса цемента при этом будет равна 200X1,4 ≈ 280 г. (1,4 — примерная насыпная масса цемента в г/см 3 ). После этого цемент из стакана высыпают в эмалированную или стальную плоскую посуду емкостью 0,5 л и более и, постепенно добавляя к нему воду из первого стакана, энергично растирают цементное тесто стальной ложкой в течение 5—8 мин. Применять алюминиевую посуду и ложки не разрешается. Из полученного теста скатывают два шарика каждый диаметром около 4 см. Эти шарики кладут на стеклянные пластинки размером примерно 9X12 см (обычно используют старые фотографические пластинки) и легкими постукиваниями о стол заставляют шарики расплыться в лепешки диаметром

Читайте также:  История цементной промышленности россии

7 см и высотой около 1 см. Обычно для этого достаточно бывает 15—20 встряхиваний. Если цементное тесто расплывается в лепешку таких размеров, количество воды подобрано правильно. В этом случае нормальная густота приблизительно равна НГ = 75:280 = 0,27, или 27%. Такое значение НГ соответствует НГ обычного портландцемента в соответствии с табл. 9.

В том случае, когда шарик из цементного теста растекается при количестве встряхиваний больше 20, опыт повторяют, увеличив количество воды. При растекании шарика раньше, чем произведено 10—15 встряхиваний, количество воды нужно убавить. Следует иметь в виду, что 7/16 объема стакана соответствуют приблизительно 87 см 3 воды, а 5/16—63 см 3 воды. Наличие мерных цилиндров с делениями значительно облегчает определение нормальной густоты.

Нормальную густоту можно определить также с помощью конуса СтройЦНИЛа [8] (рис. 10). Для этого берут 1,5 кг цемента и тщательно его перемешивают с 25% по массе воды в течение 5 мин с соблюдением описанных ранее правил Опыт повторяют несколько раз, каждый раз увеличивая на 5% количество воды в тесте. После этого строят график в координатах «количество воды — глубина погружения конуса». Точка на кривой соответствующая глубине погружения 5 см, показывает процент воды, приблизительно соответствующий нормальной густоте цементного теста. Масса конуса должна быть 300 г. Конус должен погружаться в тесто свободно. При этом его надо удерживать в вертикальном, положении. После каждого погружения конус тщательно обтирают.

Существует еще один способ быстрого определения нормальной густоты. Цементное тесто приготовляют так, как описано ранее. Нормальной густотой считают такое количество воды в %, при котором тесто во время изготовления из него шариков не прилипает к рукам, но в то же время шарики не разваливаются.

На цементном тесте нормальной густоты определяют стандартные параметры, характеризующие качество цемента и его пригодность для строительства — сроки схватывания равномерность изменения объема и др. Поэтому, как правило, необходимо определять нормальную густоту по ГОСТ 310.3—76 в условиях лаборатории. Указанными способами следует пользоваться только в случаях крайней необходимости.

Определение сроков схватывания производят по методу, предложенному проф Б. Г. Скрамтаевым [7, 8]. Для этого берут 450—500 г цемента, изготовляют из него цементное тесто нормальной густоты и из теста формуют вручную шесть шариков каждый диаметром около 4 см. Из шариков делают шесть лепешек на стеклянных или стальных пластинках так, как изложено ранее. Поверхность лепешек заглаживают смоченным в воде ножом. Одна лепешка предназначается для определения сроков схватывания, а пять для определения равномерности изменения объема цемента.

Сроки схватывания определяют следующим образом. На поверхности лепешки делают каждые 5 мин легкие без нажима надрезы с помощью острия ножа или бритвы, замечая, заплывает или не заплывает надрез. За начало схватывания принимают время от начала затворения до того момента, когда надрезы, сделанные на лепешке, перестанут заплывать. После этого продолжают делать надрезы через каждые 15 мин, чтобы определить время конца схватывания. Оно определяется по тому моменту, когда нож или бритва при легком нажиме перестанут оставлять след на лепешке. При более сильном нажиме корочка, образовавшаяся на лепешке, должна лопаться с хрустом.

Конец схватывания можно также определить с помощью палочки с тупым концом или круглого карандаша. Если при легком нажатии пальцем на торец палочки или карандаша они оставляют след на лепешке глубиной 0,5—1 см, то схватывание закончено. Рекомендуется нажимать свободно кистью руки, без напряжения. Чтобы лепешка преждевременно не высыхала, ее прикрывают блюдцем или тарелкой. Полученные таким образом результаты сравнивают с данными табл. 10.

Проба на равномерность изменения объема. Равномерность изменения объема цемента определяют на тех же стандартных лепешках (диаметром 7—8 см и толщиной 1 см), изготовленных на ровных пластинах. Такие лепешки помещают на 1 сут. во влажные условия. Лучше всего это делать в закрытой посуде, частично заполненной водой (на 1/3), лепешки при этом находятся над водой так, как это показано на рис. 11. После выдержки лепешки снимают с пластин, так как они обладают уже некоторой прочностью, и помещают снова в посуду, оснащенную так, как показано на рис. 11. Причем две лепешки должны находиться над водой, а две — в воде. Посуду ставят на газ (керосинку, примус и т. п.) и кипятят в иен воду в течение 4 ч. Через 1 сут после остывания посуды с лепешками их вынимают и осматривают. Кроме того, две лепешки необходимо поместить во влажные условия на 28 сут в качестве контрольных образцов. Цемент признается доброкачественным, если после таких испытаний на лицевой поверхности лепешек не окажется радиальных трещин, они не искривлены и не разрушены (рис. 12).

Может быть использован также для определения качества цемента ускоренный метод Метростроя. Изготовляют три шарика из цементного теста с дозой воды, составляющей 75.% количества, необходимого для получения теста нормальной густоты. Шарики укладывают на крышку кастрюли с кипящей водой на 30 мин. Затем шарики укладывают на асбестовую сетку, помещенную на горящий примус или над газовой горелкой, и прокаливают их в течение 2 ч. Цемент признается доброкачественным, если цементные шарики не дали трещин и если при свободном падении на деревянный пол о высоты 2 м они не разбиваются.

Читайте также:  Раствор с цементом своими руками инструкция

Все испытания для определения качества цемента производят при температурах 15—20°С. В случае получения спорных и тем более отрицательных результатов необходимо обязательно произвести испытания строго в соответствии с ГОСТ 310—76.

Определение марки цемента. Определение марки цемента испытанием на изгиб лепешек из цементного теста (способ проф. Б. Г. Скрамтаева) [7, 8]. Испытаниям подвергают те цементные лепешки, которые прошли испытание на равномерность изменения объема. Рекомендуется испытывать 5 пропаренных цементных лепешек или1 лепешек в возрасте 28 сут. Испытания проводят с помощью приспособления, которое, несложно изготовить в условиях обычной строительной площадки. Оно состоит из доски с прорезью 25X6 см и металлического хомутика с крюком (рис. 13). Цементную лепешку кладут на края выреза в доске так, чтобы пролет лепешки составлял 6 см. На лепешку надевают хомутик, к которому подвешивают ведро, нагружаемое обычно песком. Нагрузку увеличивают постепенно до разрушения лепешки. Прочность на излом подсчитывают по формуле

где Rизг — прочность на излом, МПа; Р — масса груза с ведром и хомутиком, кг; d — диаметр лепешки, см; h — толщина лепешки в середине, см.

Толщину и диаметр лепешки измеряют с точностью до 1 мм после испытания, что практически удобнее. По пяти результатам испытаний подсчитывают среднее значение; оно и является окончательным результатом. После этого марку цемента ориентировочно определяют по табл. 11.

Определение марки цемента испытанием на изгиб балочек из цементного теста [8]. Изготовляют шесть балочек размером 2Х2Х Х13 см из цементного теста нормальной густоты. Метод их изготовления следующий: в форму (желательно металлическую, рис. 14) укладывают цементное тесто, уминают его и штыкуют ножом 10 раз; после этого форму 20—30 раз встряхивают легкими ударами о кран стола, поверхность теста заглаживают смоченным в воде ножом; в таком виде балочки выдерживают 20 ч во влажных опилках, после чего форму помещают в бачок над кипящей водой для пропаривания в течение 4 ч. После остывания в бачке до комнатной температуры форму вынимают, раскрывают и балочки испытывают.

Испытания производят на простейшем устройстве, которое можно собрать в условиях любого строительства (рис. 15). Расстояние между опорами (обрезки уголка) должно быть 10,7 см. При этом условии предел прочности балочек на изгиб будет равен 2Р, где Р — масса груза, приложенная посередине балочки и вызвавшая ее разрушение, кг. За результат испытания принимают среднюю величину из четырех наибольших. Полученная прочность при изгибе, умноженная на 4, соответствует примерной марке цемента.

Определение марки цемента по результатам испытаний пропаренных стандартных образцов (уточненным метод Б. Г. Скрамтасва, Г. И. Горчакова и Н. Д. Тагунцева) [7, 8] Стандартными считаются образцы-балочки размером 4X4X16 см, изготовленные из раствора состава 1:3 на стандартном (Вольском) песке с водоцементным отношением 0,4. Стандартный песок может быть заменен специально приготовленным естественным: для этого обычный песок просеивают и берут только фракцию, оставшуюся на сите с отверстиями 0,63 и прошедшую через сито отв. 1,25 мм; кроме того, он должен быть промыт и прокален на огне. Смесь сначала тщательно перемешивают вручную без воды, затем добавляют воду и перемешивают в течение 5 мин стальной ложкой После этого массу укладывают в форму (их выпускают стандартными) , уплотняют сначала послойно стальным пестиком с тупым концом диаметром 10—16 мм, а потом постукиванием формы о край стола (метод предусматривает отсутствие стандартной виброплощадки для уплотнения). Избыток раствора срезают ножом, образовавшуюся поверхность заглаживают тем же ножом.

Образцы в формах ставят под колпак, в котором для увлажнения находится также сосуд с водой, и выдерживают там в течение 24 ч. После этого балочки расформовывают и помещают в приспособление аналогичное тому, которое применялось для пропаривания стандартных лепешек. Пропаривают по следующему режиму подъем температуры до 100°С 2 ч, пропаривание при 100°С 4 ч. остывание образцов 2 ч. Остывшие образцы испытывают с помощью приспособления, показанного на рис. 15, на изгиб и подсчитывают предел прочности при изгибе по формуле

где Rизг — предел прочности при изгибе, МПа; Р — разрушающая нагрузки, Н; l — расстояние между опорами, равное 0,1 м; b, h — соответственно ширина и высота балки, м.

Чтобы установить марку цемента, полученный Rизг умножают на переходной коэффициент, характеризующий отношение прочности при изгибе в 28-дневном возрасте к прочности при изгибе пропаренных образцов. Он колеблется для различных цементов о 1,2 до 1,7. В среднем для портландцементов его можно принимать 1,4—1,5 По этим данным можно судить о марке цемента, если сравнивать их с характеристиками, приведенными в табл. 12 Дли получения более характерной величины, определяющей марку цемента — прочности на сжатие, полученную прочность при изгибе в 28-суточном возрасте умножают на следующие коэффициенты:

Вычисленная таким образом прочность на сжатие позволяет ориентировочно судить о марке цемента. Все опыты по определению марки цемента производят при температуре 15—20°С.

3. Воздушная строительная известь

Определение равномерности обжига (испытание на недожег). Для такого определения берут 5—10 крупных кусков негашеной извести, разбивают их ударом молотка пополам и рассматривают излом. Если в изломе кусок извести однородный и одноцветный, то он обожжен хорошо. При недожоге середина излома имеет более темный цвет, чем края. При наличии соляной кислоты недожог можно проверить, капнув 2—3 ее капли на излом. Хорошо обожженная известь при этом не дает «вскипания». Пережог извести тоже нежелателен. Он характеризуется наличием оплавленных, стекловидных участков на поверхности куска извести.

Читайте также:  Схема технологического производства цемента

Определение скорости гашения. Из средней пробы (6 кг) отбирают 2—3 кг извести в кусках, каждый размером около 40 мм. Их помещают в ведро и заливают водой комнатной температуры, причем так, чтобы она только покрывала засыпанную в ведро известь. За скорость гашения принимают время, прошедшее от начала заливания извести водой до момента, когда куски извести начнут растрескиваться и распадаться. Известь считается быстрогасящейся, если гашение наступает ранее чем через 8 мин, среднегасящейся при времени гашения 8—25 мин и медленногасящейся при гашении более 25 мин (ГОСТ 9179—77).

Выход известкового теста. Ускоренное определение выхода известкового теста производят следующим образом [8]. 200 г извести в кусках, каждый размером около 2 см помещают в керамическую или оцинкованную посуду, объем которой легко измерить Известь заливают водой так же, как при определении скорости гашения, и кипятят 1 ч. Во время кипячения доливают Горячую воду .так, чтобы она все время покрывала тесто По окончании кипячения продолжают нагревать тесто до получения трещин на его поверхности Выход определяют измерением получившегося объема, который умножают на 5, так как он определяется в расчете на 1 кг. Ориентировочно известь I сорта дает выход теста более 2,4 л/кг, II сорта— 2—2,4 л/кг, III сорта — 1,6—2 л/кг.

Определение содержания непогасившихся зерен. Для этого обычно используют тесто, образовавшееся в результате проведения предыдущего опыта. Это тесто доводят до консистенции молока, выливают на мелкое сито (ячейки 0,6 мм) и промывают под слабой струей воды, не растирая оставшиеся комочки и зерна. Полученный таким образом остаток высушивают при 100—105°С, охлаждают и взвешивают Полученная масса остатка в граммах, деленная на два, дает содержание непогасившихся зерен в извести. Ориентировочно кальциевая известь I сорта должна содержать 7% непогасившихся зерен, II сорта — 11%, III сорта — 14% (ГОСТ 9179—77).

Оценка качества извести по плотности известкового теста (способ В. Н. Новикова) [8]. Берут 3 кг известкового теста, приготовленного так, как было описано. Укладывают его в ведро высотой более 20 см, добавляют 0,5 л воды, тщательно смешивая ее с тестом. После этого в тесто медленно опускают конус СтройЦНИЛа (см. рис. 10), слегка его придерживая. Если конус опустился менее чем на 12 см, то добавляют еще воды, тщательно смешивая ее с тестом. Так делают до тех пор, пока конус не опустится на 12 см. Такое тесто называют тестом нормальной консистенции( по аналогии с цементным тестом). По плотности такого теста можно приближенно оценить сорт извести, пользуясь данными табл. 13. Для определения плотности теста используют сосуд (кружку, банку и т. п.) емкостью 1—3 л.

4. Строительный гипс

Определение сроков схватывания. От пробы гипса, предназначенной к испытанию, отбирают среднюю пробу массой около 1 кг. Ее смешивают с водой в таком количестве, которое обеспечивает стандартную консистенцию (нормальную густоту) гипсового теста. Определение производят чаше всего с помощью простейшего вискозиметра и виде полого цилиндра диаметром 50 мм и высотой 100 мм. В полевых условиях количество воды можно принять равным 50—60% массы гипса с таким расчетом, чтобы гипсовое тесто имело консистенцию жидкой сметаны

Из получившегося таким образом гипсового теста отливают семь лепешек каждая диаметром около 8 см и толщиной около 1 см, причем это делают на стеклянных пластинах так же, как это описано для лепешек из цементного теста, но изготовление должно идти не дольше 8—10 с. Начало и конец схватывания определяют так же, как начало и конец схватывания цемента: надрезанием лепешек бритвой или ножом. Только надрезы делают через каждые полминуты. Начало схватывания должно наступить не ранее чем через 2 мин для быстротвердеющего гипса и не ранее чем через 6 мин для нормальнотвердеющего, а конец — не позднее 15 и 30 мин соответственно (ГОСТ 125—79).

Определение марки (прочности) гипса. Марка гипса устанавливается так же, как и марка цемента, по методу Б. Г. Скрамтаева (см. п. 2 настоящей главы и рис. 13). Из шести изготовленных лепешек три хранят в течение 1 сут, а три лепешки через 2 ч после их изготовления подвергают постепенному высушиванию при температуре не выше 50°С до постоянной массы. Обычно этот процесс длится около 1 сут. Если нет времени ждать 1 сут, то можно провести испытания через 3—4 ч после изготовления без сушки. Испытывают лепешки с помощью устройства, показанного на рис. 13. Прочность лепешки на излом определяют по формуле

где Rизл — прочность лепешки на излом (изгиб), МПа; Р — масса груза вместе с ведром и хомутиком, кг; d, h — диаметр и толщина лепешки в месте излома, см.

Можно определить марку гипса по результатам испытаний стандартных балочек 4x4x16 см (если есть формы для них) с помощью приспособления, представленного на рис. 15. После испытаний полученные результаты сравнивают с данными табл. 14, составленной на основании характеристик ГОСТ 125—79. В строительстве применяются практически все марки гипса: марки Г-2—Г-7 рекомендуются для изделий; для штукатурных работ могут использоваться все выпускаемые марки гипса.

5. Растворимое стекло

Растворимое (жидкое) стекло изготавливают по ГОСТ 13078—67.

Оценка по внешнему виду. Куски материала, называемые в не-растворенном виде силикат-глыбой, должны быть однородны, иметь желтоватый или слегка зеленоватый оттенок. В стекломассе должны отсутствовать включения песка и соды, характеризующие плохой провар состава материала.

Определение концентрации водного раствора. Концентрацию определяют путем опускания в раствор обычного ареометра или специального ареометра Боме. Доброкачественный раствор должен иметь показатели при комнатной температуре не ниже тех, которые приведены в табл. 15 [8].

Источник